JP2013210518A - 電子機器及び映像投影方法 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯可能な電子機器において、表示する情報の明るさ及びサイズの増大ならびに長時間の情報の表示を実現する。
【解決手段】実施形態の電子機器は、光源部と、光均質化部と、画像表示部と、を具備する。光源部は、発光波長の異なる光を出力する複数の発光素子を、所定形状の発光面内に一体に有する。光均質化部は、前記光源部の前記発光面の前記所定形状と相似形の形状の入射面及び出射面を有し、前記入射面に入射する前記面光源部が出力する光を均質化し、前記出射面の面内照度を均一にする。画像表示部は、前記光均質化部の前記出射面の形状と相似形の形状の有効画素領域を有し、前記光均質化部からの光の偏光の方向を制御して、情報を表示するための表示情報光を形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、情報を表示する電子機器及び映像投影方法に関する。

情報を表示する電子機器として、表示部に情報を表示するものと、表示部が表示する情報を投影するものと、が広く知られている。

特表２００９−５４５８５４号公報

表示部が表示する情報を投影する電子機器においては、容易に携帯可能な小型化及び重量の軽量化の要求と、表示する情報の明るさ及びサイズの増大ならびに表示時間の長時間化の要求という、相反する要求がある。

この発明の目的は、表示する情報の明るさ及びサイズの増大ならびに長時間の情報の表示を実現する携帯可能な電子機器及び映像投影方法を提供することである。

実施形態によれば、電子機器は、光源部と、光均質化部と、画像表示部と、を具備する。光源部は、発光波長の異なる光を出力する複数の発光素子を、所定形状の発光面内に一体に有する。光均質化部は、前記光源部の前記発光面の前記所定形状と相似形の形状の入射面及び出射面を有し、前記入射面に入射する前記面光源部が出力する光を均質化し、前記出射面の面内照度を均一にする。画像表示部は、前記光均質化部の前記出射面の形状と相似形の形状の有効画素領域を有し、前記光均質化部からの光の偏光の方向を制御して、情報を表示するための表示情報光を形成する。

実施形態を適用する再生装置（投影装置）の主要部の一例を示す。 実施形態を適用する再生装置における光源の一例を示す。 実施形態を適用する再生装置における光源の特性（光伝達効率）の一例を示す。 実施形態を適用する再生装置における光源の特性（発光効率）の一例を示す。 実施形態を適用する再生装置における光源の特性（総合効率）の一例を示す。 実施形態を適用する再生装置における光源の特性（開口面積比）の一例を示す。 実施形態を適用する再生装置（電子機器）の主要な制御ブロックの一例を示す。 実施形態を適用する再生装置における光源の一例を示す。 実施形態を適用する再生装置における光源の特性（開口面積比）の一例を示す。 実施形態を適用する再生装置における光源の一例を示す。

以下、図面を参照して、本発明の実施の一形態について説明する。

図１は、実施形態を適用する電子機器（投影機能付携帯端末装置、以下、携帯端末装置と略称する）の情報投影部の一例を示す。なお、実施形態においては、携帯端末装置を例に説明するが、これに限定されることはない。すなわち、情報投影部が独立して用意される携帯型投影装置であってもよいし、携帯電話装置やタブレットＰＣ（パーソナルコンピュータ）であってもよい。なお、情報は、コンテンツ（ストリーム）とも称され、映像及び音声もしくは音楽等を含む。また、映像は、動画と静止画、あるいはテキストを主体とした文字表示等を含む。

携帯端末装置１は、情報投影部１１及び図７により後段に説明する情報撮影部２１、操作入力／情報表示部３１、記憶／制御部４１、電源部５１、無線通信部１０１等を含む。

情報投影部１１は、映像（動画や静止画）や画像（グラフィック）あるいは文字情報等を再生し、投影する。

情報投影部１１は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源（光源部）１２、ロッドインテグレータ（光均質化部）１３、集光レンズ（照明用光学系／第一レンズ）１４、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ／表示情報分離部）１５、画像表示素子（情報表示部）１６、投影レンズ（投影用光学系／第二レンズ）１７、表示信号処理部（データ入力部）１８、及び制御部（投影制御部）１９、等を含む。

ＬＥＤ光源１２は、赤色の光を出力するＬＥＤ（Ｒ：Ｒｅｄ）素子１２−１、緑色の光を出力するＬＥＤ（Ｇ：Ｇｒｅｅｎ）素子１２−２及び青色の光を出力するＬＥＤ（Ｂ：Ｂｌｕｅ）素子１２−３を、含む。また、白色ＬＥＤ素子を含む場合もある。それぞれのＬＥＤ素子１２−１、１２−２及び１２−３の発光部をあわせた（集約した）発光部形状は、後段に詳述する画像表示素子１６の有効画素領域の形状と相似形状である。なお、個々のＬＥＤ素子１２−１、１２−２及び１２−３からの赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）は、それぞれ、偏光の方向がランダムな方向に向いた非偏光光である。

それぞれのＬＥＤ素子１２−１、１２−２及び１２−３は、色毎に規定される所定の発光面積を有する。なお、ＬＥＤ（Ｇ）素子１２−２の発光面積は、ＬＥＤ（Ｒ）素子１２−１及びＬＥＤ（Ｂ）素子１２−３のそれぞれの発光面積の少なくとも一方よりも大きい。また、ＬＥＤ（Ｇ）素子１２−２は、図２により例示するように、２つ用意されてもよい。なお、ＬＥＤ光源１２は、発光波長が異なるＬＥＤ素子１２−１、１２−２及び１２−３を単一の平面内に集積して、面発光光源としたものである。

ロッドインテグレータ（光均質化部）１３は、ロッド本体１３ａを含む。

ロッド本体１３ａの断面形状、すなわち内部を進む光すなわちＬＥＤ光源１２が出力する光の中心の光の進行方向と直交する面の形状は矩形（長方形）に規定されている。また、ロッド本体１３ａの光入射面（入り口／ＬＥＤ光源１２側ロッドインテグレータ端部）１３ｂ及び光出射面（出口／画像表示素子（情報表示部）１６側ロッドインテグレータ端部）１３ｃの形状も、実質的にロッド本体１３ａの断面形状と同一である。なお、光入射面１３ｂ及び光出射面１３ｃの形状は、後段に詳述する画像表示素子１６の有効画素領域の形状と相似形状である。

ロッド本体１３ａは、光入射面１３ｂから入射し、内部を進む光を、任意回数、全反射することにより出射面１３ｃにおける面内照度を実質的に均一にする。また、ロッド本体１３ａは、個々の素子１２−１、１２−２及び１２−３が出力する光の色むらを低減し、均質化する。

集光レンズ（照明用光学系／第一レンズ群）１４は、少なくとも１枚の集光レンズ（コリメートレンズ）を含む（図１が示す例は、集光レンズ１（第一集光レンズ）及び集光レンズ２（第二集光レンズ）を用いる例である）。集光レンズ１４は、ロッドインテグレータ１３が出力した光（ＬＥＤ１３の出力）を、ＰＢＳ１５の偏光面１５ａに、ロッドインテグレータ１３の出射面１３ｃの形状である矩形の光を所定のサイズで照射する。

ＰＢＳ１５は、集光レンズ１４からの光の所定割合（Ｓ偏光成分）を画像表示素子１６に向かわせる。

ＰＢＳ１５により画像表示素子１６に向けられた光は、画像表示素子１６が表示する情報（画像）に基づいて偏光変換され、表示情報光（画像光）としてＰＢＳ１５の偏光面１５ａに戻る。なお、偏光面１５ａから画像表示素子１６に向かう光は、以下に説明するが、画像表示素子１６の個々の画像を形成（色彩を表現）する素子（画素）において偏光を回転させる機能を持つため、色彩を表現する部分（画素）は、偏光（の方向）がＰ偏光に変わることを利用している。

偏光面１５ａに戻った画像光（表示情報光）は、偏光面１５ａを通過し、投影レンズ（投影用光学系／第二レンズ群）１７に向かう。

投影レンズ１７は、外部に用意されるスクリーン等に、表示情報光が含む情報（画像）を、所定のサイズで投影する。

画像表示素子１６は、表示信号処理部（データ入力部）１８を経由して外部装置または記憶／制御部４１からの情報、例えば映像あるいは画像（グラフィック）もしくは文字情報等を表示する。また、画像表示素子１６が表示する情報は、操作入力／情報表示部３１の表示部（ディスプレイ／タッチパネル）が現在表示中の情報であってもよいし、ディスプレイが表示する文書（メール）等に添付ファイル等として付属する画像等であってもよい。なお、画像表示素子１６は、所定の比率の縦横比、例えば９：１６の比率の矩形に形成された有効画素領域を有する。

制御部（投影制御部）１９は、例えば操作入力／情報表示部３１の表示部（タッチパネル／ディスプレイ）による操作入力に従い、情報投影部１１が表示する情報の明るさや、添付ファイルの表示に必要な画像処理等を受け持つ。

図１において、Ｒｅｄ（Ｒ）素子１２−１、Ｇｒｅｅｎ（Ｇ）素子１２−２、Ｂｌｕｅ（Ｂ）素子１２−３の３色の波長を持つＬＥＤ光源１２から発せられた光は、近接するロッドインテグレータ１３の光入射面１３ｂからロッド本体１３ａに入射する。ロッド本体１３ａに入射した光は、ロッド本体１３ａ内部で反射を繰り返し、光の混色、及び光強度の均一化が行われる。

ロッドインテグレータ１３を出た光は、集光レンズ（集光レンズ１、２）１４にて集光される。なお、実施形態においては、画像表示素子１６として、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）を採用している。このため、偏光を選択する上述のＰＢＳ１５を用いている。

すなわち、ＰＢＳ１５で反射する光（ＬＥＤ光源１２からＰＢＳ１５に向かう光）は、Ｓ偏光成分となっている。ＬＣＯＳ（画像表示素子）１６は、画像を形成（色彩を表現）する素子（画素）で偏光を回転させる機能を持つため、色彩を表現する部分（画素）は、偏光（の方向）がＰ偏光（画像光）に変わる。一方、画像を形成しない素子（画素）部分は、Ｓ偏光を回転させないでそのまま反射する。これらの反射光成分は、再びＰＢＳ１５に入った場合、Ｐ偏光成分は透過し、Ｓ偏光成分は反射される。これによって画像（画像光）が形成される。

ＰＢＳ１５を透過した光（画像光）は、投射レンズ１７を経て、図示しないスクリーンに投影される。これにより、スクリーンに、可視像（画像）が表示される。

なお、実施形態において、照明光学系とは、ＬＥＤ光源１２から画像表示素子１６までの光学系をさしている。特に、ＬＥＤ光源１２は、ロッドインテグレータ１３と近接した構造を持つ。また、照明光学系として、テレセントリック光学系としているため、ロッドインテグレータ１３の出射面での光分布形状が、そのまま画像表示素子１６に投影される光学系となる。

すなわち、実施形態においては、光伝達効率の良好なロスの少ない光学系とするために、ロッドインテグレータ１３の出射面１３ｃの形状は、画像表示素子１６の有効画素領域とほぼ相似形となる形状を持つことになる。また、光強度分布の均一化を向上させるため、ロッドインテグレータ１３の入射面１３ｂの形状も出射面１３ｃと同じ相似形状としている。

また、ＬＥＤ光源１２としては、有効に光を伝達するために、その発光面の形状については、ロッドインテグレータ１３の入射面１３ｂの形状と同じ形状にすることが望ましい。

反面、ＬＥＤ光源１２の特性や光学系の設計上の理由に関連して、ＬＥＤ光源１２の発光面の形状とロッドインテグレータ１３の入射面１３ｂの大きさが必ずしも一致するわけではない。

このような背景に従い、ＬＥＤ光源１２の各色発光素子（ＬＥＤ素子）１２−１、１２−２及び１２−３の発光面の形状を、ロッドインテグレータ１３の入射面１３ｂの形状と同じく相似形としており、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの３色の発光波長を持った素子１２−１、１２−２及び１２−３を配置している。

図２に示す例では、各ＬＥＤ素子１２−１、１２−２及び１２−３から放射した光は、ロッドインテグレータ１３に向かって進む。各ＬＥＤ素子１２−１、１２−２及び１２−３の大きさを変えることで、最適な光伝達効率を有効に計算できるよう、各素子の発光面の形状を同じ形状とし、対向して配置するロッドインテクレータの入射面に対して、その対角線方向に拡大、縮小が可能なように、放射状に４つ、概ねに均等に配置した。各ＬＥＤ素子１２−１、１２−２及び１２−３を構成する発光領域の辺の長さの比は９：１６となるように構成している。これは、画像表示素子１６の形状と、ほぼ同じ比を持つ。なお、計算上では、各ＬＥＤ素子１２−１、１２−２及び１２−３において、各辺の長さを変え、光学系の効率を計算することで、それぞれのＬＥＤ素子の面積を最適化している。このとき、各ＬＥＤ素子の色の違いによる発光効率も計算に用いる。

すなわち、図２に示す例では、ＬＥＤ素子１２−１、１２−２及び１２−３（Ｇ）を２つで、４つ配置した構成を持つ。これは、画像を構成する光強度成分のうち、Ｇ（緑）光が占める割合が大きいため、Ｇ（緑）光の発光強度を増やす（確保する）ために配置したものである。また、個々の素子の発光領域が同一形状で且つ相似形であることは、発光面積を容易に拡大縮小でき、計算上有利な構成を得ることができるためである。

図３に、ＬＥＤ素子（光源）の発光面積と光学系の光伝達効率との関係を示す。なお、図３において、横軸は、ＬＥＤ素子（光源）の発光面積を、縦軸は、光伝達効率を示す。

図３から、ＬＥＤ素子の発光面積が小さいほど、光伝達効率が高い傾向を示していることが認められる。よって、目標仕様を満たす効率が必要な場合、目的に沿ったＬＥＤ素子面積を算出できる。例えば、図３では所定の発光面積を持つ場合を１とし、これより光伝達効率を高めたい場合は、ＬＥＤ素子面積を小さくすれば良いことが分かる。また、所定の条件より１．２倍の効率が必要であれば、発光面積が０．６平方ｍｍ程度のＬＥＤ素子を用いれば良い。これにより、ＬＥＤ素子を小型化することができ、コスト上有利な構成が得られる。なお、駆動電流の大きさとして、プロジェクター（投影装置）としての仕様目標とする発光条件に合わせ、定格３５０ｍＡの電流で駆動した場合の発光性能を、想定して求めている。

一方、ＬＥＤの特性として、発光領域（発光面積）が狭いと電流密度が上がり、逆に発光効率が低下する傾向にあることが知られている。よって、発光面積がある程度大きくないと有効な発光効率が得られない。

図４では、ＬＥＤ素子の発光面積と発光効率との関係を示している。なお、図４は、一定の動作電流を与えた場合の発光性能から発光効率を求め、この特性を算出している。また、図４において、横軸は、ＬＥＤ素子（光源）の発光面積を、縦軸は、発光効率（Ｗ／Ａ：ワット／アンペア）を示す。

上記の２つの特性は相反しており、図３及び図４から光伝達効率と発光効率の双方を考慮することによって、最適なＬＥＤ素子の発光面積が計算できる。

すなわち、図５に示すように、各特性（伝達効率と発光効率と）を組み合わせて考慮することで、最適点が得られる。なお、図５においては、ＬＥＤ素子の発光面積に対する総合効率として、最適点を求めている。また、図５において、横軸は、ＬＥＤ素子（光源）の発光面積を、縦軸は、光伝達効率と発光効率により求まる総合効率（Ｗ／Ａ：ワット／アンペア）を示す。

以上から、実施形態においては、ＬＥＤ素子の発光面積を０．６５平方ｍｍとした場合に最も特性が良いことが認められる。よって、本照明系（実施形態）では、ＬＥＤ素子の発光面積を０．６５平方ｍｍとして設計し、最適な光伝達効率を得ている。

なお、上記の計算方法は一例であり、光強度の変化する特徴が非線形である場合は、異なる計算式を用いる。また、実施形態で挙げた光伝達効率、ＬＥＤ素子の発光効率は一例であり、光学系性能やＬＥＤ素子の性能によって異なるため、個々の条件にあった最適点を求める。

また、ＬＥＤ光源１２の光伝達効率と発光効率に関する最適点については、図６に一例を示すが、ロッドインテグレータ１３の入射面１３ｂの面積に対するＬＥＤ光源１２の発光面の面積の比（以下、「開口面積比」と呼称する）と光伝達効率と発光効率を組み合わせ、総合効率を最大値が１となるように規格化した「発光効率比」において、概ね１．１となる条件であることが分かる。なお、開口面積の設計マージン、調整誤差を考慮して、発光効率比が０．９以上得られることを仕様条件とすると、「開口面積比」は、０．７５〜１．５倍の範囲となる。

図７に、図１が示す情報投影部１１を含む電子機器の情報撮影部２１、操作入力／情報表示部３１、記憶／制御部４１、電源部５１、無線通信部１０１等を示す。

情報撮影部２１は、撮像レンズ２２、画像センサ２３、撮像メモリ２４、カメラ画像処理部２５及び画像認識部２６等を有する。情報撮影部２１は、撮像レンズ２２が取り込んだ情報（光の明暗及び色）を画像センサ２３で光電変換し、光電変換して得た情報（以下、読取データと称する）を撮像メモリ２４で一時保存する。撮像メモリ２４が保持する読取データは、カメラ画像処理部２５において、映像（動画）や静止画、グラフィック、文字情報あるいは二次元コード等のいずれかとして処理される。なお、撮像モードとして、動画や静止画、グラフィック等のいずれかが指定されている場合、読取データは、指定されているデータ形式に変換され、記憶／制御部４１の記憶装置に記憶される。また、読取データが、例えば二次元コード等である場合、カメラ画像処理部２５により黒画像と白画像に処理され、黒画像及び白画像で表される（読取データの）情報を、画像認識部２６が認識する。また、予め用意されるアプリケーション／プログラムの利用により文字認識が可能である場合、画像認識部２６において、静止画あるいはグラフィック等として取得した読取データから文字情報を抽出してテキストデータとすることも可能である。

操作入力／情報表示部３１は、主表示装置（ディスプレイ）３２と入力検出機構（タッチパネル）３３とを含む。ディスプレイ３２は、ユーザ入力（操作／指示）の受け付け及びユーザ入力を促すためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示する。ディスプレイ３２はまた、タッチパネル３３の非操作時あるいは操作に関連して、映像（動画や静止画）や画像（グラフィック）あるいは文字情報を表示する。なお、ＧＵＩ表示のための画像情報は、以下に説明する記憶／制御部４１が保持する。

記憶／制御部４１は、記憶装置４２と制御装置（ＭＰＵ（Main Processing Unit））４３とを含む。なお、ＭＰＵ４３には、画像処理部（ビデオＲＡＭ）４４、Ｉ／Ｏポート４５、インタフェース４６が、接続する。

Ｉ／Ｏポート４５は、例えば接続相手先機器のコネクタ（インタフェース）と接続可能なコネクタ４７と接続し、たとえばサービスシステム（管理者側ホスト装置）との間の信号の受け渡しが可能である。なお、コネクタ４７（Ｉ／Ｏポート４５）は、ユーザが所有するパーソナルコンピュータや任意の装置に設けられているモデム等との接続も可能であり、所定のプロトコルに従う信号の受け渡しを実現する。

記憶装置４２は、映像（動画や静止画）や画像（グラフィック）、文字情報等のデータ群及び動作プログラム等を記憶する。記憶装置４２が記憶する動画や静止画、グラフィック等については、情報撮影部２１が取得し、カメラ画像処理部２５が所定の形式に変換した（読取データの）情報を含む。記憶装置４２はまた、ＭＰＵ（制御装置）４３と接続するインタフェース４６を通じ、取り出し可能な半導体メモリ（ＳＤカード）等へのアクセスすなわち半導体メモリへのデータの記録と半導体メモリからのデータの読み出しが可能である。なお、半導体メモリへのデータの記録と半導体メモリからのデータの読み出しについては、インタフェース４６と接続するリーダ／ライタ（カードスロット）４８を利用する。

なお、ＭＰＵ４３は、記憶装置４２が記憶する動作プログラムに従い、上述の各部の動作を制御する。なお、動作プログラム等は、後段で説明する無線通信部１０１による通信等により、所定のタイミングでバージョンアップ（更新）可能である。

ＭＰＵ４３はまた、ＷｉＦｉアライアンスにおける認定を得た機器相互における無線接続を可能とするＷｉＦｉ通信管理部（第二の通信制御部）１５１およびＷｉＦｉアンテナ１５２が接続する。

電源部５１は、上述の各部に電源を供給する。なお、電源部５１は、各部の動作に用いる動作電源電圧Ｖｃｃを生成する電源回路５２、及び充電池（バッテリ）５３を含む。電源部５１はまた、ターミナル５４を有し、ターミナル５４を経由して、図示しない商用電源または外部バッテリ装置と接続し、バッテリ５３を充電する。なお、動作時あるいは必要に応じて、バッテリ５３が保持する電力容量の範囲内で、電源回路５２が上述のＶｃｃを、各部に供給する。

無線通信部１０１は、公衆通信網（空間波方式）との間で情報の受け渡し、あるいは音声通信が可能な送信部（ＴＸ）１２１及び受信部（ＲＸ）１３１を含む第一の通信制御部１４１、とを含む。なお、上述した通り、ＭＰＵ４３と接続し、例えば家庭内または事業所内等の一定の条件の下でアクセスが許可された所定の装置との間の通信（情報の受け渡し）が可能な第二の通信制御部（近距離（ＷｉＦｉ）通信制御部）１５１との間の通信も可能である。

無線通信部１０１は、受信時には、アンテナ１０２が受信する接続中の基地局からの無線信号が、ＤＵＰ（アンテナ共用器）１０３を介して受信部（ＲＸ）１３１に入力する。受信部１３１は、受信した無線信号と周波数シンセサイザ（ＳＹＮ）１０４が出力する局部発振信号とのミキシングにより、無線信号（受信周波数）を中間周波信号に周波数変換（ダウンコンバート）する。なお、受信部１３１からは、中間周波信号を直交復調した受信ベースバンド信号が出力される。また、周波数シンセサイザ１０４が発生する局部発振信号の周波数は、記憶／制御部４１のＭＰＵ４３からの制御信号ＳＹＣによって指示される。

受信ベースバンド信号は、通信処理部１０５に入力される。通信処理部１０５は、例えばGlobal System for Mobile Communications（ＧＳＭ（登録商標））や、Code Division Multiple Access（ＣＤＭＡ）に従い、受信ベースバンド信号を処理し、所定のフォーマットの受信パケットデータを得る。

受信パケットデータは、図示しない多重分離部を含む圧縮伸長処理部（以後コンパンダと称する）１０６に入力され、多重分離部によりメディア（情報の種類）ごとに分離される。コンパンダ１０６によりメディアごとに分離されたメディアデータは、それぞれのメディアに対応する復号器（ＣＯＤＥＣ）により復号される。例えば、受信パケットデータが含むオーディオデータは、スピーチ（オーディオ／音声）コーデック１０７が復号する。同じく、ビデオデータは、ビデオコーデック１０８が復号する。なお、メール等のテキストデータについては、ＭＰＵ４３の制御に従い、記憶装置４２に転送され、データ形式を変更することなく記憶装置４２が記憶する。

スピーチコーデック１０７の出力であるオーディオ信号は、図示しないＰＣＭコーデックによりＰＣＭ復号され、アナログオーディオ信号として、受話増幅器１０９に出力される。受話増幅器１０９は、所定レベルまでアナログオーディオ信号を増幅し、スピーカ１１０に出力する。従って、スピーカ１１０が、音声あるいは再生された音楽を出力する。

ビデオコーデック１０８の出力であるビデオ（映像）信号は、画像処理装置４４が、ディスプレイ３２あるいは画像表示素子１６よる表示に適した信号形式に変換する。変換されたビデオ（映像）信号は、ＭＰＵ４３の制御に従い、所定のタイミングでディスプレイ３２もしくは画像表示素子１６に入力し、ディスプレイ３２（もしくは画像表示素子１６）による映像（動画や静止画）や画像（グラフィック）として表示される。

メール等のテキストデータは、タッチパネル３３（操作入力／情報表示部３１）によるユーザ指示に従い、記憶装置４２から呼び出され、図示しないコード変換部により文字情報や記号等に対応した符号列に変換される。変換されたテキストデータは、ディスプレイ３２（画像表示素子１６）による表示を可能に、画像形成装置４４が、表示に適した信号形式に変換する。これにより、ディスプレイ３２（画像表示素子１６）が、文字あるいは記号を表示する。なお、テキストデータが映像（動画や静止画）や画像（グラフィック）と重ね合わせられる場合、画像処理装置４４または画像形成装置４４と独立に設けられるＯＳＤ（On Screen Display、オンスクリーンディスプレイ）処理部において、例えば映像信号の一部を透過可能に、テキストデータを重ね合わせた状態でディスプレイ３２（画像表示素子１６）に供給することが好ましい。

無線通信部１０１は、送信時においては、マイクロホン１１２が取得するユーザの音声を、送話増幅器１１１が適正レベルに増幅する。送話増幅器１１１の出力は、図示しないＰＣＭコーデックがＰＣＭ符号化し、ＰＣＭ（デジタル）オーディオ信号として、スピーチコーデック１０７に入力する。スピーチＣＯＤＥＣ１０７の出力は、コンパンダ１０６が圧縮する。

一方、情報撮影部２１の撮像レンズ２２が撮像し、画像センサ２３が光電変換するビデオ（映像）信号は、撮像メモリ２４が一時的に保持し、カメラ画像処理部２５がデジタル画像に変換する。カメラ画像処理部２５の出力画像は、ＭＰＵ４３において作成されたメール等のテキストデータとともに、コンパンダ１０６が圧縮する。

コンパンダ１０６が圧縮した音声データおよび画像データは、コンパンダ１０６の多重分離部が、伝送（送信）フォーマットに従いパケット化する。ＭＰＵ４３が処理するメール等のテキストデータも、同様にパケット化され、送信パケットデータに多重化される。パケット化された送信パケットデータは、通信処理部１０５へ出力される。

通信処理部１０５は、コンパンダ１０６が出力する送信パケットデータを、送信回路（ＴＸ）１２１による送信に適したフォーマットに変換する。

送信回路１２１は、通信処理部１０５がフォーマット変換した送信パケットデータを変調し、周波数シンセサイザ（ＳＹＮ）１０４から発生される局部発振信号と合成して、空間波、すなわち無線信号を生成する。

送信回路１２１は、生成した無線信号を、送信に先だってＭＰＵ４３により指示される送信電力レベルとなるよう、高周波増幅し、アンテナ共用器１０３に出力する。アンテナ共用器１０３は、アンテナ１０２と接続し、アンテナ１０２が、上述の無線信号を送信する。

図８に、ＬＥＤ光源１２の発光面の形状（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの３色）の各色発光素子（ＬＥＤ素子）１２−１、１２−２及び１２−３を、それぞれ１つとする例を示す。

個々のＬＥＤ素子１２−１、１２−２及び１２−３の形状は、ロッドインテグレータ１３の入射面１３ｂの形状と相似形であり、それぞれ入射面１３ｂと平行に配置している。図２に示した例と比較して長辺と短辺の配置が異なるが、個々のＬＥＤ素子１２−１、１２−２及び１２−３の面積を拡大あるいは縮小して最適な形状を計算する場合に、有効な配置である。

すなわち、上述した通り、ＬＥＤ光源１２の発光面の形状とロッドインテグレータ１３の入射面１３ｂの形状が相似形であることが、最も光伝達効率が高くなる条件であるが、図８に示すＬＥＤ光源１３の形状を採用することで、ロッドインテグレータ１３の入射面１３ｂの形状とＬＥＤ光源１２の発光面の形状とを相似形に構成することが容易となる。

なお、上述した理由により、Ｇ（緑）の光を他の色よりも多くすることが必要であるため、ＬＥＤ（Ｇ）素子１２−２をＬＥＤ光源１２の中心に配置し、他の色をＬＥＤ（Ｇ）素子１２−２の両側に配置している。また、ＬＥＤ（Ｇ）素子１２−２に発光性能の高いＬＥＤ素子を選択すること、あるいは駆動電流の電流量を増やすこと、等の手法により、図１に示した例に比較してＧ（緑）の光量が他の色の光に比較して少なくなることを抑止している。

これにより、ＬＥＤ光源１２全体として発光面の面積を小さくでき、光伝達効率が高い光学系が得られる。

また、ＬＥＤ光源１２の光伝達効率と発光効率に関する最適点については、図９に一例を示すが、上述した「開口面積比」から求める「発光効率比」が、概ね０．９５となる条件であることが分かる。なお、開口面積の設計マージン、調整誤差を考慮して、発光効率比を０．９以上得られることを仕様条件とすると、「開口面積比」は、０．７倍〜１．３倍の範囲となる。

従って、上述の「開口面積比」は、図６及び図９に示す結果より、ＬＥＤ光源の形状、構成によって最適設計点は若干異なるが、光学設計として良好な範囲は、０．７５〜１．３倍の範囲であることがわかる。

図１０は、ＬＥＤ光源の個々のＬＥＤ素子の配列（発光面の形状）の特徴の別の例を示す。なお、図１０に示す例も、（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの３色）の各色発光素子（ＬＥＤ素子）１２−１、１２−２及び１２−３を、それぞれ１つとする例である。

図１０に示す例は、（Ｇ）色の光用のＬＥＤ素子１２−２の発光面の面積を、他の色のＬＥＤ素子に比較して大きくなるように設計している。

すなわち、ＬＥＤ素子の発光効率は、図４に示した通り、素子の大きさの影響を受けるためであり、発光面積を大きくすることで発光効率の高いＬＥＤ素子としている。なお、他の色、すなわち（Ｒ）素子１２−１あるいは（Ｂ）素子１２−３、もしくはその両者については発光素子の形状を、例えば矩形に限定する必要はなく、必要な発光性能に対して最も有効な形状としている（ＬＥＤ光源１２の全体の発光面の形状としては矩形（縦横比９：１６を維持）。

これにより、ＬＥＤ光源１２の形状としては、ロッドインテグレータ１３の入射面１３ｂの入射面形状とほぼ相似形となるため、光伝達効率の劣化はほとんどない。

従って、ＬＥＤ素子１２−１、１２−２及び１２−３の性能に合わせて形状を決めるため、投入電力に対する発光効率の高い光源（プロジェクター）を実現できる。

以上説明した通り、実施形態は、面発光光源（ＬＥＤ）とロッドインテグレータが近接して配置される照明光源を用い、表示素子が構成する画像を投影する投影装置において、表示素子の有効画素領域が矩形構造を持つ場合に、ロッドインテグレータの入射面形状、及びＬＥＤ光源の発光面の形状を、表示素子の有効画素領域の形状と相似形とし、ＬＥＤ光源の発光領域の面積を、ロッドインテグレータの入射面の面積に対して、０．７５倍〜１．３倍の範囲で構成する、ことにより、発光効率及び光伝達効率が高く、照明光としての明るさを高めることが可能な投影装置を提供できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…携帯端末装置（電子機器）、１１…情報投影部（投影装置）、１２…光源（発光装置）、１２−１…Ｒ発光素子（第一の発光素子）、１２−２…Ｇ発光素子（第二の発光素子）、１２−３…Ｂ発光素子（第三の発光素子）、１３…ロッドインテグレータ（光均質化部）、１３ａ…ロッド本体、１３ｂ…光入射面（光源側ロッドインテグレータ端部）、１３ｃ…光出射面（画像表示素子側ロッドインテグレータ端部）、１４…集光レンズ（照明用光学系／第一レンズ群）、１５…ＰＢＳ（偏光ビームスプリッター／表示情報分離部）、１６…画像表示素子（情報表示部）、１７…投影レンズ（投影用光学系／第二レンズ）、１８…表示信号処理部（データ入力部）、１９…制御部（投影制御部）、２１…情報撮影部、３１…操作入力／情報表示部、４１…記憶／制御部、５１…電源部、１０１…無線通信部。

Claims (13)

1. 発光波長の異なる光を出力する複数の発光素子を、所定形状の発光面内に一体に有する光源部と、
   前記光源部の前記発光面の前記所定形状と相似形の形状の入射面及び出射面を有し、前記入射面に入射する前記面光源部が出力する光を均質化し、前記出射面の面内照度を均一にする光均質化部と、
   前記光均質化部の前記出射面の形状と相似形の形状の有効画素領域を有し、前記光均質化部からの光の偏光の方向を制御して、情報を表示するための表示情報光を形成する画像表示部と、
   を具備する電子機器。
2. 前記光源部の前記発光面の面積は、前記光均質化部の前記入射面の面積に対して０．７５〜１．３倍である請求項１記載の電子機器。
3. 前記光源部の前記発光面の面積は、前記発光面が含む前記複数の発光素子の光伝達効率と発光効率に基づいて最適化する請求項１または２記載の電子機器。
4. 前記光源部の前記発光面の形状は、前記発光面の前記面積を維持し、前記発光面が含む前記複数の発光素子の光伝達効率と発光効率に基づいて最適化する請求項２または３記載の電子機器。
5. 前記光源部の前記発光面が含む前記複数の発光素子の面積は、前記発光波長毎に異なる請求項１〜４のいずれかに記載の電子機器。
6. 前記光源部の前記発光面が含む前記複数の発光素子の個数は、前記発光波長に応じて異なる請求項１〜４のいずれかに記載の電子機器。
7. 前記光源部の前記発光面が含む前記複数の発光素子のうち、発光波長が緑である発光素子を、他の発光波長の発光素子の間に位置する請求項４または５記載の電子機器。
8. 前記光均質化部からの光を前記画像表示部に案内し、前記画像表示部が形成する前記表示情報光を前記光均質化部とは異なる方向に案内する表示情報分離部をさらに具備する請求項１記載の電子機器。
9. 発光波長の異なる光を出力する複数の発光素子を、所定形状の発光面内に一体に有する光源部と、
   前記光源部の前記発光面の前記所定形状と相似形の形状の入射面及び出射面を有し、前記入射面に入射する前記面光源部が出力する光を均質化し、前記出射面の面内照度を均一にする光均質化部
   前記光均質化部の前記出射面の形状と相似形の形状の有効画素領域を有し、前記光均質化部からの光の偏光の方向を制御して、情報を表示するための表示情報光を形成する画像表示部と、
   通信回線を通じて、情報を送受信する通信制御部と、
   操作案内、前記操作案内に対応する制御指示を受けつけるユーザインタフェース表示を表示するとともに、前記ユーザインタフェース表示に対応する操作入力を受けつける操作入力部と、
   前記通信制御部が受信する情報、あるいは記憶部が記憶する情報を、前記操作入力部が受けつける操作入力に従って前記画像表示部が表示するよう制御する制御部と、
   を具備する電子機器。
10. 前記光源部の前記発光面の面積は、前記光均質化部の前記入射面の面積に対して０．７５〜１．３倍である請求項９記載の電子機器。
11. 前記光均質化部からの光を前記画像表示部に案内し、前記画像表示部が形成する前記表示情報光を前記光均質化部とは異なる方向に案内する表示情報分離部をさらに具備する請求項９記載の電子機器。
12. 所定形状の有効画素領域を有する画像表示部が表示する画像に、画像の有効画素領域の形状と相似形の形状の発光面を有する面光源が出力する光を、画像の有効画素領域の形状と相似形の形状の光入射面および光出射面を有する光均質化部が均質化した光を照射して、表示画像を得る映像投影方法。
13. 面光源は、発光面内に、画像表示部の有効画素領域の形状と相似形の発光領域を有し、発光波長の異なる光を出力する複数の発光素子を、一体に有する請求項１２の映像投影方法。

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